La luce proveniente da 23 galassie lontane – identificate nel panello in alto, un’immagine del telescopio spaziale Hubble, da trattini rossi –è stata combinata per individuare l’emissione incredibilmente debole di otto diversi elementi, elencati nello spettro del Jwst mostrato in basso. Sebbene qui sulla Terra siano tutti assai comuni, gli astronomi raramente, se non mai, osservano alcuni di questi elementi nelle galassie lontane. Crediti: Aaron M. Geller, Northwestern, Ciera + It-Rcds
Idrogeno, elio, azoto, ossigeno, silicio, zolfo, argon e nichel. Sì, persino il nichel: un elemento più pesante del ferro e incredibilmente difficile da rilevare nello spettro di remote galassie. Eppure è proprio lì, fra le righe spettrali di 23 galassie lontane acquisite – nel corso di un’osservazione lunga 30 ore, condotta la scorsa estate – dallo strumento NirSpec di Jwst, che un team di astronomi guidato da Allison Strom, astrofisica alla Northwestern University (Usa), ha individuato le firme degli otto elementi.
«Non avrei mai immaginato che avremmo visto il nichel», dice ora Strom, ancora sorpresa dalla presenza del metallo. «Nemmeno nelle galassie vicine si osservano questi elementi. Per rilevare la presenza di un elemento in una galassia, deve essercene una quantità sufficiente e le condizioni giuste. Di vedere il nichel non ne parla nessuno. Affinché sia possibile osservarli, gli elementi devono ardere incandescenti nel gas. Se riusciamo a vedere il nichel, potrebbe dunque esserci qualcosa di unico nelle stelle presenti in quelle galassie».
Si tratta di galassie che fanno parte di un gruppo – 33 in tutto – osservate con il telescopio spaziale Webb nel corso della survey Cecilia, acronimo per “Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae” scelto in onore di Cecilia Payne-Gaposchkin, una fra le prime donne a conseguire un dottorato in astronomia, nel 1925. Galassie teenage, adolescenti, le definiscono gli astronomi, nate due o tre miliardi di anni dopo il Big Bang (il loro valore di redshift è z~2-3) e insolitamente calde: un altro risultato sorprendente della survey è stato registrare per queste galassie adolescenti temperature superiori ai 13mila gradi, rispetto ai 9700 gradi delle altre galassie più calde – prova ulteriore delle loro natura particolare.
«Stiamo cercando di capire come le galassie siano cresciute e cambiate nel corso di 14 miliardi di anni di storia cosmica», spiega Strom, prima autrice dell’articolo che riporta il risultato, pubblicato oggi su The Astrophysical Journal Letters. «Il nostro programma usa Jwst per osservare le galassie adolescenti mentre attraversano una fase disordinata di crescita tumultuosa e cambiamento. Gli adolescenti hanno spesso esperienze che determinano le traiettorie che seguiranno verso l’età adulta. Per le galassie è lo stesso».
Gli spettri di una galassia sono, secondo Strom, un po’ il suo “Dna chimico”: esaminando questo Dna durante l’adolescenza della galassia, è possono capire meglio com’è cresciuta e come si evolverà in una galassia più matura. «Gli anni dell’adolescenza sono cruciali», conclude la ricercatrice, «perché sono il momento di maggiore crescita. Ecco dunque che studiandoli possiamo iniziare a esplorare la fisica che ha portato la Via Lattea ad avere l’aspetto che ha – e a capire perché potrebbe avere un aspetto diverso da quello delle galassie vicine».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “CECILIA: The Faint Emission Line Spectrum of z~2-3 Star-forming Galaxies”, di Allison L. Strom, Gwen C. Rudie, Ryan F. Trainor, Gabriel B. Brammer, Michael V. Maseda, Menelaos Raptis, Noah S. J. Rogers, Charles C. Steidel, Yuguang Chen e David R. Law